DE2427445A1

DE2427445A1 - Gekapselte schaltanlage

Info

Publication number: DE2427445A1
Application number: DE19742427445
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Gaigg
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1974-06-07
Publication date: 1975-05-28
Also published as: CH558094A; US4007346A

Description

Patentanwälte Dipl. - !ng. Grämkow Dr. Manitz, Dipl.-Jng. Finsferweld Stuttgart 50 - Seelberqstr. 23 /25

Sprecher & Schuh AG, A a r a u (Schweiz)

Gekapselte Schaltanlage

Die Erfindung betrifft eine gekapselte Schaltanlage mit einem insbesondere zylindrischen, beiderends abgeschlossenen isoliermediumdichten Tank und einer im Tank untergebrachten Schaltvorrichtung, die mittels Kontakte an die Leiter von am Tank befestigten Durchführungen angeschlossen und von einer ausserhalb des Tanks befindlichen Antriebsvorrichtung betätigt ist.

Gekapselte Schaltanlagen sind ziemlich voluminös und ihr Gewicht ist beträchtlich. Von cfer Wirtschaftlichkeit her gesehen, besteht einerseits die Forderung nach einer möglichst kompakten Bauweise und einem minimalen Platzbedarf und andererseits sollen aus betriebstechnischen Gründen, die erforderlichen Revisionsarbeiten leicht und schnell und auch das Auswechseln ganzer Pole in möglichst kurzer Zeit durchführbar sein.

Um die Revisionsarbeiten durchführen zu können, werden bisher meist in der Kapselung Revisionsöffnungen

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vorgesehen, durch die da3 Tankinnere zugänglich ist. Solche Schaltanlagen entsprechen nicht den gestellten Forderungen, da vor allem der Platzbedarf gross und das Auswechseln ganzer Pole zeitraubend ist. Andere bekannte diesbezüglich verbesserte Schaltanlagen sind so konstruiert, dass für die Revision ganze Pole einschliesslich Kapselung ausgewechselt werden können. Da das Gewicht von Pol und Kapselung beträchtlich ist, sind für deren Bewegung Krane oder aufwendige SpezialVorrichtungen notwendig und es sind, da die Schaltanlage nicht auf dem Schaltergehäuse aufgebaut werden kann, komplizierte Tragkonstruktionen für die Schaltanlage nötig. Die Verbesserungen sind demnach mit nicht unerheblichen wirtschaftlichen Nachteilen erkauft.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine gekapselte Schaltanlage zu schaffen, bei der ein kleiner Platzbedarf und ein leichtes Durchführen der Revisionsarbeiten sowie schnelles Auswechseln ganzer Pole ohne ins Gewicht fallenden Aufwand erreicht ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass die Schaltvorrichtung aus einem Schalterelement oder aus zwei in Reihe angeordneten Schalterelementen besteht und das bzw. jedes Schalterelement der Schaltvorrichtung mit einem einen Tankabschluss bildenden abnehmbaren Deckel mechanisch zu einer Baueinheit fest verbunden ist, die durch in Richtung der Tanklängsachse erfolgendes Bewegen in den Tank einsetzbar und aus dem Tank herausnehmbar ist, und die Anschlusskontakte der Schaltvorrichtung Steckverbindungen sind, die sich beim Einsetzen der Baueinheit (en) in den Tank schliessen und beim Herausnehmen derselben aus dem; Tank trennen, und dass zum Bewegen der

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Baueinheit(en) eine fahrbare Montagevorrichtung mit einem an den Tankdeckel der zu bewegenden Baueinheit befestigbaren Traggerüst .vorgesehen ist. Da im wesentlichen nur das Schaltelement mit dem Deckel bewegt wird, braucht die Montagevorrichtung, die vorzugsweise in Form eines "Revisionswagens" ausgebildet sein kann, wegen des verhältnismässig geringen zu transportierenden Gewichtes von einfacher "Konstruktion sein und zum Ausfahren einer Baueinheit wird nur wenig Zeit beansprucht, da lediglich der Deckel an das Traggerüst des herangefahrenen Revisionswagens befestigt und die Befestigung des Deckels an den Tank gelöst werden muss. Nach dem Ausfahren ist das Schalterelement frei und das Tankinnere durch die mit dem Abnehmen des Deckels freigegebene Oeffnung zugänglich, wobei wegen des ausgefahrenen Schalterelementes im Tank genügend Platz für Revisionsarbeiten ist.

Auf der Innenseite eines an einem Tankaussenflansch befestigbaren Tankdeckels kann ein Schalterelement mittels eines Isolierträgers gegen Erde isoliert befestigt und das Antriebsgestänge des Schalterelementes durch den Deckel hindurchgeführt sein, wobei bei polweisem Antrieb die Antriebsvorrichtung aussen an den Deckel montiert sein und zusammen mit diesem und dem Sehalterelement eine Baueinheit bilden kann und bei dreipoligem Antrieb das aus dem Deckel herausragende Ende des Antriebsgestänges einen Kupplungsteil tragen kann. Die Schaltanlage kann eine nur aus einem solchen Schalterelement bestehende Schaltvorrichtung aufweisen, wobei dann das Einsetzen und Herausnehmen des Schalterelementes durch von einer Stirnseite des Tanks her erfolgendes Bewegen des Bauteiles erfolgt. Bei einer Schaltanlage mit einer aus zwei in Reihe angeordneten Schalterelementen bestehenden Schaltvorrich-

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tung kann jedes Schalterelement auf der Innenseite eines an einen Tankaussenflansch anlegbaren Deckels befestigt sein und zusammen mit diesem eine Baueinheit bilden, wobei die eine Baueinheit von der einen Tankstirnseite her und die andere Baueinheit von der anderen Tankstirnseite her aus- und einfahrbar ist und die beiden Schalterelemente miteinander durch eine Steckverbindung gekuppelt sind. Statt dessen kann aber auch das eine Schalterelement an einem an einem Aussenflansch des Tanks anlegbaren Tankdeckel und das andere Schalterelement.auf der Innenseite eines im Tank angeordneten und an die Innenseite eines Tank-Innenflansches anlegbaren Tankdeckels befestigt sein, wobei die beiden Schalterelemente mechanisch miteinander · verbunden sein können, um zusammen mit den an sie befestigten Deckeln eine kombinierte Baueinheit zu bilden, die durch axiales Bewegen des Tankaussendeckeis in den Tank einsetzbar und aus diesen herausnehmbar ist. Von der kombinierten Baueinheit kann die den Tankinnendeckel und die an diesem befestigte Schalterelement umfassende Baueinheit an der Tankinnenwand durch im feldtoten Raum angeordnete Rollen abgestützt sein. Zur weiteren Erleichterung der Arbeiten kann das Bewegen der Baueinheit(en) durch die fahrende Montagevorrichtung während der Herstellung und Trennung der Schaltvorrichtungsanschlüsse durch die Steckverbindungen über eine Hilfsvorrichtung erfolgen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schalt-

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anlagentanks mit Leistungsschalter und Antrieb und etwas davon entfernt einen Revisionswagen,

Fig. 2 den Tank und Wagen der Fig. 1 in Montagebzw. Demontagestellung,

Fig. 3 einen Tank und Wagen der Fig. 1 mit ausgefahrenem Leistungsschalter,

Fig. 4 einen Tankdeckel mit einer Anordnung für dreipolige Kopplung der Schalter und Revisionswagen,'

Fig. 5 in Aufsicht einen Tank mit angefahrenem Revisionswagen und in einer beispielsweisen Ausführung eine Hilfsvorrichtung zum leichteren Ausfahren des Schalters aus den Steckkontakten,

Fig. 6 einen Tank mit zweiin Serie geschalteten Schaltelementen einer ersten Ausführung und-

. Fig. 7 einen Tank mit zwei in Serie geschalteten Schaltelementen in einer anderen Ausführung.

Der in Fig. 1 im Schnitt schematisch dargestellte horizontale-Schaltanlagentank ist, wie üblich, in Form eines am einen Ende abgeschlossenen Hohlzylinders 2 ausgebildet, der mittels eines am anderen Ende angeflanschten Deckels 3 isoliermediumdicht verschlossen ist. Der Schaltanlagentank 1 ist ortsfest montiert. Der Tankzylinder 2 trägt oben zwei Flansche 4a, 4b, an die die Durchführungen 5a, 5b befestigt sind. An die von konischen Stützisolatoren 7 gehaltenen Leiter 6a, 6b ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein zweipoliger Leistungsschalter 9 angeschlossen, der von einem ausserhalb des Tanks 1 angeordneten Antrieb 12 angetrieben wird. Soweit entspricht der Schaltanlagentank bekannten Konstruktionen. Im Gegensatz zu diesen sind hier jedoch Leistungsschalter 9 und Antrieb 12 ausschliess-

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lieh am Tankdeckel 3 befestigt. Der Leistungsschalter 9 ist mittels eines zylindrischen Isolierträgers 10 auf der Deckelinnenseite freitragend befestigt und der auf der Deckelaussenseite befindliche Antrieb 12 ist mit den aktiven Schalterteilen durch eine Isolierstange 11 verbunden. Deckel 3, Leistungsschalter 9 und Schalterantrieb 12 sind so zu einer baulichen Einheit zusammengefasst, die nach dem Lösen der Deckelverschraubung als Ganzes vom Tank 1 abgenommen werden kann. Die Anschlüsse des Leistungsschalters 9 an die Leiter 6a, 6b sind in Form von Steckkontakten 8a, 8b mit dem festen Kontaktstück am Leiterende und dem beweglichen Kontaktstück am Schalter 9 so ausgebildet, dass beim axialen Wegnehmen des Deckels 3 die Verbindungen gelöst und beim axialen Aufsetzen des Deckels 3 auf den Tank die Verbindungen hergestellt werden. Für solche Steckverbindungen sind verschiedene konstruktiv einfache und bewährte Ausführungen bekannt. Zur Handhabung der aus Deckel, Schalter und Schalterantrieb bestehenden .und ein beträchtliches Gewicht aufweisenden Baueinheit ist als fahrbares Hilfsmittel ein "Revisionswagen¹¹ 15 vorgesehen, bei dem auf einem ein Gegengewicht 18 tragendes Fahrwerk 16 ein Tragrahmen 17 montiert ist, wobei Fahrwerk 16 und Trag-, rahmen 17 ao ausgebildet sind, dass bei an den Tank 1 herangefahrenem Revisionswagen 15 der Tragrahmen 17 am Deckelflansch anliegt (Fig2). Der Deckelflansch ist mit einigen zwischen den Deckelschrauben angeordneten Laschen 13 ausgerüstet und der Tragrahmen 17 enthält an den betreffenden Stellen Schraubbolzen 13a, mit denen der Tragrahmen 17 des Revisionswagens 15 an den Deckel 3 angeschraubt werden kann. Nach dem Lösen der Deckelschrauben

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kann der Revisionswagen 15 zusammen mit dem Deckel 3 und dem daran befestigten Leistungsschalter 9 sowie Antrieb 12 in axialer Richtung vom Tank weggefahren werden, wobei die Steckkontaktverbindung 8a, 8b gelöst wird und, wenn der Revisionswagen 15 xueit genug weggefahren ist (Fig.3), der Leistungsschalter für Revisionsarbeiten frei'liegt und das Tankinnere frei zugänglich ist. Nach durchgeführter Revision kann der gleiche Leistungsschalter, oder im Falle eines grösseren Schadens mit längerer Reparaturzeit ein neuer Leistungsschalter in den Tank eingefahren werden. Nach dem Anschrauben des Deckels 3 an den Tank können dann die Schraubbolzen 13a am Tragrahmen 17 gelöst und der

Revisionswagen kann weggefahren werden.

In einer Anlage für dreipolige Kopplung der Schalter wird der Antrieb 12 vorzugsweise nicht am Tankdeckel .3 befestigt, sondern oberhalb oder seitlich des dreipoligen Schalters angeordnet. Wie Fig.4 zeigt, trägt in einem solchen Falle der Tankdeckel 3 auf seiner Aussenseite dann lediglich einen Kupplungsteil 14. Für eine Revision wird zunächst die Kupplung der Pole gelöst und dann der Revisionswagen 15 an den Tankdeckel 3 herangefahren.

Es ist verständlich, dass das Lösen der Steckverbindung beim Ausfahren des Schalters und das Herstellen der Steckverbindung beim Einfahren des Schalters eine ziemliche Sorgfalt erfordert, damit keine Teile beschädigt werden. Um dies zu erleichtern wird zweckmässig eine Hilfsvorrichtung "vorgesehen .

Fig. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel eine leicht zu handhabende, einfache und robuste Hilfsvorrichtung, die darauf beruht, dass der Revisionswagen beim Ausfahren auf

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dem ersten Teil und beim Einfahren auf dem letzten Teil seines Weges nicht durch den Wagenantrieb selbst, sondern durch einen genau steuerbaren Hilfsantrieb bewegt wird. Der Tragrahmen 17 des Revisionswagens 15 tragt an zwei ineinander gegenüberlxegenden Stellen je eine zur Tankachse parallele Gewindestange 19, die am stirnseitigen Ende mit einem drehbaren Auge 20 versehen ist und mittels einer Antriebsvorrichtung, z.B. einer Handkurbel 21 am anderen Ende gedreht werden kann. Der zylindrische Tankteil 2 besitzt an den entsprechenden Stellen am Flansch je eine Lasche 22. Beim Ausfahren wird zunächst der Revisionswagen 15 bis zum Anliegen seines Tragrahmens 15 an den Deckelflansch an den Tank herangefahren. Dann werden durch Drehen der Kurbeln 21 die Augen 20 der Gewindestangen 19 auf die Tankflanschen 22 ausgerichtet und durch Bolzen 23 mit diesen verbunden. Nach dem Anschrauben des Deckels an den Tragrahmen 17 und Lösen der Deckelschrauben werden die Gewindestangen 19 mit der Antriebsvorrichtung, in diesem Falle den Kurbeln 21, gleichzeitig und gleichmässig aus den Tragrahmen 17 herausgedreht, se dass der Revisionswagen vorsichtig am Tank weggedrückt wird und die Schalterkontakte 8a, 8b ohne Mühe mit der erforderlichen Sorgfalt getrennt werden. Wenn dann der Wagen soweit weggedrückt ist, dass die Schaltkontakte getrennt sind, werden die Bolzen 23 entfernt und der Schalter mit dem nun eigenen Antrieb bewegten Revisionswagen vollständig aus dem Tank ausgefahren. Beim Wiedereinbau des Schalters wird sinngemäss in umgekehrter Reihenfolge der einzelnen Schritte vorgegangen. Zweckmässig werden die Gewindestangen 19 mit einer gemeinsamen Antriebsvor-

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richtung, wie z.B. Kettenrädern und Kette oder Drehwelle mit Kegelrädern, ausgestattet, so dass der Antrieb nur von einer Stelle aus erfolgen kann. Offenbar können für eine solche Hilfsvorrichtung auch andere Konstruktionen gewählt werden. So können z.B, auch Kniehebelsysteme, Kombinationen von Kulissen und Rollen, usw. verwendet werden.

Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei Ausführungsvarianten für eine gekapselte Schaltanlage, bei welcher in einem Tank 1 zwei in Reihe angeordnete Schaltelemente 9a, 9b vorhanden sind.

Der in Fig. 6 gezeigte Tank 1 ist an beiden Enden durch je einen angeflanschten Deckel 3a, 3b isoliermediumdicht abgeschlossen. Auf der Innenseite des einen wie des anderen Deckels 3a, 3b ist, wie vorstehend beschrieben, mittels eines Isolierträgers 10 ein Schaltelement 9a bzw. 9b befestigt, von denen jedes mittels eines Steckkontaktes 8a bzw. 8b an einen Durchführungsleiter 6a bzw. 6b angeschlossen ist. Die beiden Schaltelemente 9a, 9b sind miteinander durch eine Steckverbindung 8c verbunden und ihre mechanische Kupplung erfolgt vorzugsweise mittels eines Verbindungsgestänges ausserhalb d er Kapselung, da die Kupplungsstange die dielektrische Festigkeit des Schalters nicht beeinträchtigt und dann das Schaltergehäuse einfach aufgebaut werden kann. Das Ein- und Ausfahren der beiden Schalteielemente 9a, 9b erfolgt bei dieser Ausführungsvariante, wie ersichtlich, an beiden Seiten des Tanks 1, und zwar bei jedem Schalterelement auf gleiche Weise, wie dies anhand der vorgenannten Figuren beschrieben wurde. Diese bei einer Revision erforderliche beidseitige Bedienung der Schaltanlage kann in manchen Fällen hinderlich sein und zu

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unerwünscht langen Arbeitszeiten führen.

Fig. 7 zeigt eine AusführungsVariante mit zwei in Reihe angeordneten Schalterelementen 9a, 9b, die beide nur von einer Tankstirnseite in den Tank ein- und aus dem Tank ausgefahren werden können. Der eine Tankdeckel 3b ist, wie bei den früher beschriebenen Ausführungen aussen an den zylindrischen Tankteil 2 angeflanscht und trägt mittels des Isolierträgers 10 das eine Schalterelement 9b und z.B. den Schalterantrieb 12. Auf der anderen Stirnseite weist der zylindrische Tankteii 2 einen Innenflansch 24 auf, an den der andere Tankdeckel 3c von innen her isoliermediumdicht anliegt, wobei die Verschraubung von-Tankdeckel 3c und Innenflansch 24 von aussen her erfolgt. An diesen im Tank befindlichen Deckel 3c ist mittels des Isolierträgers 10 das Schalterelement 9a und auf seiner Aussenseite z.B. der Kupplungsteil 14 befestigt. Die beiden Schalterelemente 9a, 9b sind miteinander z.B. durch Schrauben. 25 fest verbunden. Nach dem Lösen der Deckelverschraubung am Innenflansch 24 kann von der Seite des Aussendeckeis 3b her mit Hilfe des Revisionswagens die gesamte, den Aussendeckel 3b, die beiden Schalterelemente 9a, 9b und den Innendeckel 3c umfassende Baueinheit aus dem Tank 1 ausgefahren werden. Wegen der Länge dieser Baueinheit und des ziemlich grossen Gewichtes der Schalterelemente ist für das Schalterelement 9a im feldtoten Raum eine Abstützung auf Rädern oder Rollen 26 vorgesehen, durch die das Aus- und Einfahren der Baueinheit wesentlich erleichtert wird.

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Claims

O Patentansprüche Gekapselte Schaltanlage mit einem insbesondere zylindrischen, beiderends isoliermediumdichten Tank und einer im Tank untergebrachten Schaltvorrichtung, die mittels Kontakte an die Leiter von am Tank befestigten Durchführungen angeschlossen und von einer ausserhalb des Tanks befindlichen Antriebsvorrichtung betätigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung aus einem Schalterelement (9) oder aus zwei in Reihe angeordneten Schalterelementen (9a,9b; 9b, 9c),besteht und das bzw. jedes Schalterelement der Schaltvorrichtung mit einem einen Tankabschluss bildenden abnehmbaren Deckel (3; 3a; 3b; 3c) mechanisch zu einer Baueinheit fest verbunden ist, die durch in Richtung der Tanklängsachse erfolgendes Bewegen in den Tank einsetzbar und aus dem Tank herausnehmbar ist, und die Anschlusskontakte der Schaltvorrichtung Steckverbindungen (8a,8b) sind, die sich beim Einsetzen der Baueinheit (en) in' den Tank schliessen und beim Herausnehmen derselben aus dem Tank trennen,, und dass zum Bewegen der Baueinheit (en) eine fahrbare Montagevorrichtung (15) mit einem an den Tankdeckel (3; 3a; 3b) der zu bewegenden Baueinheit befestigbaren Traggerüst (17) vorgesehen ist.
2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite eines an einem Tankaussenf lansch befestigbaren Tankdeckels (3; 3a; 3b) ein zwei- oder dreipoliges Schalterelement (9; 9b bzw. 9a) mittels eines Isolierträgers (10) gegen Erde isoliert befestigt ist, das Antriebsgestänge (11) des Schalterelementes durch den Deckel hindurchgeführt ist und dass bei einem pol-

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-weise angetriebenen Schalterelement (9; 9b) die Antriebsvorrichtung (12) aussen an den Deckel montiert ist uid zusammen mit diesem und dem Schalterelement eine Baueinheit bildet, und bei einem dreipolig angetriebenen Schalterelement (9a) das aus dem Deckel herausragende Ende des Antriebsgestänges (11) einen Kupplungsteil (14) trägt.
3. Schaltanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung aus einem polweise dreipolig angetriebenen Schalterelement (9 oder 9a) besteht.
4. Schaltanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung aus zwei in Reihe angeordneten Schalterelementen (9a, 9b) besteht und jedes Schalterelement auf der Innenseite eines an einen Tankaussenflansch anlegbaren Deckels (3a, 3b) befestigt ist und zusammen mit diesem eine Baueinheit bildet, wobei die eine Baueinheit von der einen Tankstirnseite her und die andere Baueinheit von der anderen Stirnseite her aus- und einfahrbar ist und die beiden Schalterelemente (9a,9b) miteinander durch eine Steckverbindung (8c) gekuppelt sind.
5. Schaltanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung aus zwei in Reihe angeordneten Schalterelementen (9a, 9b) besteht, von welchen das eine Schalterelement (9b) an einem Aussenflansch des Tanks anlegbaren Tankdeckel (3b) und das andere Schalterelement (9a) auf der Innenseite eines im Tank angeordneten und an die Innenseite eines Tankinnenflansches (24) anlegbaren Tankdeckels (3c) befestigt ist, und dass beide Schalterelemente (9a, 9b) miteinander mechanisch verbunden

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sind und zusammen mit den an sie befestigten Deckeln (3b,3c) eine kombinierte Baueinheit bilden, die durch axiales Be- . -wegen des Tankaussendeckeis (3b) in den Tank einsetzbar und aus diesen herausnehmbar ist.
6. Schaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Tankinnendeckel (3c) und das an dies-em befestigte Schalterelement (9a) umfassende Baueinheit an der Tankinnenwand durch im feldtoten Raum angeordnete Rollen (26) abgestützt ist.
7. Schaltanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen der Baueinheit(en) durch die fahrbare Montagevorrichtung (15) während der Herstellung und Trennung der Schaltvorrichtungsanschlüsse durch die Steckverbindungen (8a,8b) über eine Hilfsvorrichtung (19...23) erfolgt.

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